Конструирование железобетонных балок

Балками, прогонами и ригелями называются стержневые изгибаемые элементы, работающие под нагрузкой отдельно или в составе перекрытия, покрытия и т. д. По способу возведения балки могут быть сборными, монолитными и сборно-монолитными, по форме поперечного сечения — прямоугольного, таврового, двутаврового, трапециевидного и другого сечения. Минимальная ширина сечения балок, а также ребер сборных панелей, настилов и часторебристых перекрытий зависит от диаметра продольной арматуры и крупности заполнителей. Рекомендуемая ширина сечения балок 100, 120, 150, 200, 220, 250 мм и далее кратной 50 мм. Высота сечения 300, 400, 500, 600, 700, 800, 1000, 1200 мм и далее кратной 300 мм при соотношении h/b = 2..4.

Распределение арматуры в поперечном сечении балок со сварными (а. б. в, г. д) и вязаными (е, ж, з, и, к) каркасами.

Расположение арматуры в железобетонных конструкциях производится с учетом ее вида, формы и величины поперечного сечения элементов, а также минимальных расстояний между стержнями и требуемой толщины защитного слоя бетона. Распределение арматуры в поперечном сечении балок мало зависит от того, применяется она в виде сварных или вязаных каркасов. Число продольных рабочих гибких стержней, заводимых за грань опоры балки, должно быть не менее двух. В балках и ребрах шириной 150 мм и менее допускается установка и доведение до опоры одного стержня, если они рассчитаны на небольшую равномерно распределенную нагрузку. Согласно опытным данным, перед разрушением изгибаемых элементов напряжения в растянутых стержнях приопорной зоны составляют 35...45% максимальных их напряжений в пролете. Поэтому требуется заводить за грань опоры не менее половины поперечного сечения продольной арматуры. Диаметр стержней рабочей арматуры балок не менее 12 мм. Желательно назначить все рабочие стержни одинакового диаметра и не более 32 мм. При назначении рабочей арматуры для элементов из легкого бетона предпочтение рекомендуется отдавать мелким диаметрам стержней, т. е. 18 мм и менее.

Расстояния в свету между отдельными стержнями должны приниматься не менее наибольшего диаметра стержней и не менее 25 мм для нижней и 30 мм для верхней арматуры. При расположении нижней арматуры более чем в два ряда по высоте сечения расстояния между стержнями, расположенными в третьем и следующих рядах, должны быть не менее 50 мм. Этим обеспечивается свободное проникновение между арматурными стержнями крупных заполнителей. При высоте сечения более 700 мм у боковых граней должны ставиться монтажные продольные стержни с площадью сечения не менее 0,1% от площади поперечного сечения.

Армирование балок прокатными профилями допускается лишь при строительстве промышленных зданий и сооружений. Для лучшего сцепления с бетоном жесткая арматура имеет рифленую поверхность.

Армирование балок прокатными профилями (а) и листовой сталью (б): 1—гладкая жесткая арматура; 2—то же, с рифленой поверхностью; 3 — гибкая рабочая арматура.

Сталебетонные балки имеют одиночное или двойное внешнее армирование в шве полосовой стали гладкого или периодического профиля. Совместная работа внешней арматуры и бетона гарантируется хомутами-анкерами или анкерирующими стержнями-дюбелями. На опорах внешняя арматура приваривается к жестким торцевым упорам. Поперечные стержни принимают по расчету и конструктивно. Из условия сварки арматуры диаметр поперечной арматуры принмаю более половины диаметра продольной арматуры. Диаметр хомутов в вязаных каркасах принимается не менее 6 мм при высоте менее 800 мм и не менее 8 мм при высоте (h) более 800 мм. Расстояние между вертикальными и горизонтальными поперечными стержнями должно быть не более 600 мм и не более удвоенной ширины грани балки или ребра. На приопорных участках, равных 0,25 пролета, это расстояние не должно превышать h/2 и 150 мм при h<450 мм, а также h/З и 500 мм при h>450 мм. В опасных зонах элементов целесообразно применять замкнутую поперечную арматуру. Она предохраняет стержни сжатой зоны от потери устойчивости и преждевременного разрушения бетона. В элементах, работающих на изгиб с кручением, вязаные хомуты должны быть замкнутыми с перепуском их концов на 30 d. В сварных каркасах все поперечные стержни должны быть приварены к угловым продольным стержням, образуя замкнутый контур.

Армирование верхнего (a) и промежуточных (б, в) крайних узлов монолитных рам.

Сопряжения ригеля с концом колонны в монолитных железобетонных каркасах выполняются по схеме на рис. Нижние стержни пролетной арматуры ригеля заводятся за внутренние грани колонн на величину их анкеровку. Верхние стержни опорной арматуры ригеля заводятся в колонну и обрываются в одном или в двух сечениях. При больших эксцентриситетах приложения продольного усилия в колоннах часть их продольных стержней, но не менее двух, пропускается в ригель на величину анкеровки от внутренней грани стойки. Причем чем больше радиус загиба стержней, тем выше несущая способность узла.

СНиП 52–01–2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. М., 2004. С. 24.

Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01–84). М.: ЦНИИПромзданий Госстроя СССР, НИИЖБ Госстроя СССР, 1989. 192 с.

СНиП 2.01.07–85. Нагрузки и воздействия. М., 1988. 34 с.